#ifndef __CIRCULAR_QUEUE_HPP__
#define __CIRCULAR_QUEUE_HPP__

#include <vector>
#include <semaphore.h>
#include <pthread.h>

template <class T>
class CircularQueue
{
private:
    void P(sem_t &sem) // P操作，信号量--
    {
        sem_wait(&sem);
    }

    void V(sem_t &sem) // V操作，信号量++
    {
        sem_post(&sem);
    }

public:
    CircularQueue(int cap)
        : _cap(cap)
    {
        _cq.reserve(_cap);
        sem_init(&_product_sem, 0, _cap);
        sem_init(&_consum_sem, 0, 0);
        pthread_mutex_init(&_product_mutex, nullptr);
        pthread_mutex_init(&_consum_mutex, nullptr);
    }

    void push(T &in)
    {
        // 生产者申请空间信号量，原子的，不需要锁
        P(_product_sem);

        pthread_mutex_lock(&_product_mutex);

        // 信号量申请成功，说明一定有空间可以生产数据
        _cq[_product_index] = in;
        _product_index++;
        _product_index %= _cap; // 防止越界

        pthread_mutex_unlock(&_product_mutex);

        V(_consum_sem); // 生产了数据后，数据信号量++
    }

    void pop(T *out)
    {
        // 消费者申请数据信号量，原子的，不需要锁
        P(_consum_sem);

        pthread_mutex_lock(&_consum_mutex);

        // 信号量申请成功，说明一定有数据
        *out = _cq[_consum_index];
        _consum_index++;
        _consum_index %= _cap; // 防止越界

        pthread_mutex_unlock(&_consum_mutex);

        V(_product_sem); // 消费了数据后，一定有位置空出，空间信号量++
    }

    ~CircularQueue()
    {
        sem_destroy(&_product_sem);
        sem_destroy(&_consum_sem);
        pthread_mutex_destroy(&_product_mutex);
        pthread_mutex_destroy(&_consum_mutex);
    }

private:
    std::vector<T> _cq;
    int _cap;
    int _product_index = 0;
    int _consum_index = 0;

    sem_t _product_sem; // 生产者信号量，表示空间的计数器
    sem_t _consum_sem;  // 消费者信号量，表示资源的计数器

    // 在多生产-多消费模型下，循环队列是共享资源(临界区)，如果多个线程（以生产者为例）都抢到了空间信号量，因此都要向队列中插入数据
    //此时就需要用锁来确保数据的一致性

    pthread_mutex_t _product_mutex;
    pthread_mutex_t _consum_mutex;
};

#endif